比值定义  掌握方法

　　——《电场强度》教学设计

　　山东宁阳一中物理教研室   高翔、杨远萍  邮编：271400 

　　E-mail:sdnygx@163.   Tel:0538-5683020

　　内容简析

　　《电场强度》是由“电场”、“电场强度”、“点电荷的电场电场强度的叠加”、“电场线”和“匀强电场”五个二级主题组成。教学内容包括四个方面：一是定性探究影响电荷间相互作用力大小的因素，二是建立电场的概念，三是学会用电场线来形象描述电场的强弱，四是利用比值定义法建立电场强度的概念来精确地描述电场的强弱。

　　教学设计的重点是：电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关，能用电场线和电场强度描绘电场。

　　突破的方法：通过演示实验、学生活动、小组讨论交流等多种方式让学生经历概念从引出到建立的过程，感受物理学中研究问题是从需求出发，通过学生亲身主动的参与，减少学生对抽象概念的畏难心理，激发他们的探究学习兴趣，在一系列的探究问题中不断思考深入，逐渐理解概念。

　　教学设计的难点：电场概念和电场强度概念的建立。由于这两个概念比较抽象，学生在理解概念上感觉困难，因而从实验入手，强调概念建立的依据及如何从实验事实分析提炼。

　　突破这两个物理概念建立困难的方式，就是将概念的掌握分解成几个阶段，如电场线的建立过程经历了实验呈现物理图景、抽象成曲线、在线条上加上箭头表示方向成为具有物理含义的线条等三个过程，这样做是为了呈现知识的生成过程，而不是简单地告知结论，让学生对抽象概念的理解准确深入。在任何一个概念建立的过程中，都始终引导学生从受力分析的角度去研究这些问题，这样不仅容易让学生从学过的知识迁移到新概念中去，而且体会到了分析场的力的性质时，受力分析始终是基本方法，从而学会对某些抽象概念的分析方法。

　　本节教材中蕴含的重要的科学方法。一是比值法。比值定义被广泛应用于定义物理量，它揭示了变量与常量、异与同的对立统一关系，从变到不变地认识客观事物，寻找其规律为进一步探索自然提供思维基础，是唯物辩证法的对立统一规律在物理学领域的体现。“变”与“不变”反映了事物运动变化与相对静止的两种不同的状态，但它们在一定条件下又可以相互转化，这种转化是“比值定义”的哲学基础。

　　电场强度概念定义是在电场中的不同点放置不同的电荷，用电荷所受电场力的大小来描述电场中不同点电场的强弱。先找描述电场强弱的外界因素，即电荷在电场所受的电场力。但是，直接用电场力的大小来描述电场强弱是不科学的。因为会出现在电场中同一点，不同电荷受电场力不同，而不同点受到的电场力却可能相同。在这千差万别的电场之中，找到其相同的带有普遍性的东西就是用电场力与电荷量的比值来表示，这就是异中求同。

　　再次，比值定义是为了寻求描述物质（或物体）属性特征或物体运动状态特征的物理量而展开的思辩证策略。人们为了寻求电场强度的性质，通过比较不同电荷在电场中同一点受到的电场力、相同电荷在电场中不同点受到的电场来说明为什么要用 来描述电场的强弱。而被定义的物理量与所选择的相关物理量最终是无关的，这恰恰说明了被定义的物理量由事物自身特性来决定的属性。如电场强度与电场力 和电荷量 无关，它由场源电荷与空间位置来决定。

　　二是控制变量法。控制变量法在高中阶段使用相当频繁。在研究电场力的性质（探究电场力，与场电荷 、试探电荷 以及两者间距离 的关系）时，常采用控制变量法。这里可以让学生复习体会控制变量法在物理学研究中应用，注意讨论涉及多个物理量的公式中某两个物理量间的成正比还是成反比的问题时，关注其它物理量是不是不变，这一点学生在解题时容易忽视。

　　三是逻辑推理。在处理真空中点电荷的场强这部分内容时，教材是采用了由电场强度的定义和库仑定律从而推导出公式  ；让学生体会得出  的物理思想，进一步理解  和 间的联系与不同的含义。

　　静电场是继引力场之后，教学中再次遇到的有关“场”的问题，由于电场这一概念比较抽象，不能用感官直接接受，加上电场是分布在空间中的，需要较强的抽象能力和空间想象能力，才能形成正确的物理图景，这对于刚接受完宏观经典力学学习，还没有空间解析概念，相当多的学生对实物粒子之外的另一种形态存在的物质理解起来感到相当地困难，因此让学生从感性的角度理解电场的物质性就成为教学的第一个难点。